「解析文件流，Java之FileOutputStream助您轻松操作文件！」

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环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8

前言

  Java是一门广泛应用于开发各种应用程序的编程语言，也广泛应用于文件操作方面，其中FileOutputStream是Java IO包中常用的类之一。本文将介绍如何使用FileOutputStream类来操作文件流，以方便开发人员更加轻松地读写文件。

摘要

  本文主要介绍了Java中文件操作的基本知识和FileOutputStream类的使用方法。在介绍FileOutputStream类之前，我们先了解了Java IO包中的一些基本的类，比如InputStream、OutputStream、File、FileReader等等。在具体的介绍中，我们详细讲解了如何使用FileOutputStream来写入文件，并给出了相应的示例代码。最后，我们还介绍了一些FileOutputStream类的常用方法。

FileOutputStream

1. Java IO包基础

  Java IO包是Java编程语言中用于读写数据的API。它提供了一个非常简单和易于使用的接口，以帮助我们轻松地读写文件。在Java IO包中，常用的类有InputStream、OutputStream、Reader和Writer，它们都是抽象类。另外，Java IO包中还包含了一些具体的类，如File、FileInputStream、FileOutputStream等。

2. FileOutputStream类介绍

  FileOutputStream类是Java IO包中用于写入文件的类。通过FileOutputStream类，我们可以将数据写入到文件中。

2.1 创建FileOutputStream对象

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("example.txt");

2.2 写入数据

String data = "Hello, world!";
byte[] bytes = data.getBytes();
fos.write(bytes);

2.3 关闭FileOutputStream

写入完成后，需要关闭FileOutputStream，以释放资源。

fos.close();

3. 常用方法

常用的方法有：

• write(byte[] b): 将字节数组写入数据流。
• write(byte[] b, int off, int len): 将字节数组中的一部分写入数据流。
• flush(): 刷新数据流。
• close(): 关闭输出流。

4. 示例代码

下面是一个示例代码，展示了如何使用FileOutputStream将数据写入文件中。

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

public class FileWriterExample {
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("example.txt");
        String data = "Hello, world!";
        byte[] bytes = data.getBytes();
        fos.write(bytes);
        fos.close();
    }
}

测试运行结果如下：

5. 测试用例

5.1 用例代码

  我们可以编写一些测试用例来确保代码的正确性。下面是一个简单的测试用例，展示了如何验证代码是否按预期工作。

package com.example.javase.io.fileOutputStream;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;

/**
 * @Author bug菌
 * @Date 2023-10-15 19:40
 */
public class FileOutputStreamTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String data = "Hello, world，jym!";
        File file = new File("./template/hello.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
        fos.write(data.getBytes());
        fos.close();

        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        byte[] buffer = new byte[1024];
        fis.read(buffer);
        String result = new String(buffer).trim();
        fis.close();

        if (data.equals(result)) {
            System.out.println("Pass");
        } else {
            System.out.println("Fail");
        }
    }
}

5.2 代码解析

  该代码演示了如何使用Java的FileOutputStream类来写文件以及使用FileInputStream类来读文件。首先创建了一个字符串数据，然后使用FileOutputStream将其写入到文件中。写入完成后，使用FileInputStream读取文件中的内容，并将读取结果与原始数据进行比较，以确认写入和读取都成功。最后，根据比较结果输出相应的信息（Pass 或 Fail）。

5.3 测试结果

如上测试用例测试结果如下：

6. 源码分析

  FileOutputStream 是一个 Java IO 中的输出流类，用于将数据写入到文件中。下面是它的源码分析：

6.1 构造函数

public FileOutputStream(String name) throws FileNotFoundException {
    this(name != null ? new File(name) : null, false);
}

public FileOutputStream(String name, boolean append) throws FileNotFoundException {
    this(name != null ? new File(name) : null, append);
}

public FileOutputStream(File file) throws FileNotFoundException {
    this(file, false);
}

public FileOutputStream(File file, boolean append) throws FileNotFoundException {
    String name = (file != null ? file.getPath() : null);
    SecurityManager security = System.getSecurityManager();
    if (security != null) {
        security.checkWrite(name);
    }
    if (name == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    if (file.isInvalid()) {
        throw new FileNotFoundException("Invalid file path");
    }
    this.fd = new FileDescriptor();
    this.append = append;
    open(name, append);
}

  该类提供了多个构造函数，用户可以根据需要选择。其中，最重要的是最后一个构造函数，它接受一个 File 对象和一个 boolean 值，用于指定是否以追加模式打开文件。在构造函数中，会根据传入的文件路径进行权限检查，然后打开文件，并将文件描述符保存在一个 FileDescriptor 对象中。

6.2 write() 方法

public void write(int b) throws IOException {
    write(new byte[] {(byte) b}, 0, 1);
}

public void write(byte b[]) throws IOException {
    write(b, 0, b.length);
}

public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
    if (b == null) {
        throw new NullPointerException();
    } else if (off < 0 || len  b.length - len) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    } else if (len == 0) {
        return;
    }
    Object traceContext = IoTrace.fileWriteBegin(path);
    int written = 0;
    try {
        ensureOpen();
        while (written < len) {
            int bytesToWrite = Math.min(len - written, MAX_BUFFER_SIZE);
            fd.sync(); // not required for O_APPEND
            int bytesWritten = writeBytes(b, off + written, bytesToWrite);
            written += bytesWritten;
            if (bytesWritten != bytesToWrite) {
                // If we didn't write what we wanted (and we're not closed), we should
                // throw an IOException.  But we should not throw it if we're closed.
                // This is consistent with the behavior of SocketOutputStream.
                if (written < len) {
                    throw new IOException("File system full");
                }
                break;
            }
        }
        if (shouldCloseFD) {
            // we will no longer be writing to this FileOutputStream, so we should
            // release our hold on the underlying fd.  This is not strictly necessary,
            // but it's good citizenship.  :-)
            close();
        }
    } catch (IOException ioe) {
        IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, written);
        throw ioe;
    }
    IoTrace.fileWriteEnd(traceContext, written);
}

  在 write() 方法中，会先进行参数检查，然后调用 ensureOpen()方法确保文件已经打开，接着使用一个循环来写入数据。其中，MAX_BUFFER_SIZE 的值为 8192，即一次最多写入 8KB 的数据。每轮循环会先调用 fd.sync() 方法将缓冲区的数据刷新到磁盘，再调用 writeBytes() 方法将数据写入文件中。在写入数据时，如果写入的字节数小于要写入的字节数，说明文件系统已经满了，此时会抛出一个 IOException 异常。

6.3 其他方法

  FileOutputStream 还提供了一些其他的方法，比如 getFD() 方法可以获取文件描述符，close() 方法可以关闭输出流，flush()方法可以将缓冲区的数据写入磁盘等。这些方法的实现比较简单，就不一一列举了。

6.4 源码截图

  如下是FileOutputStream类在io包中的目录位置及部分源码展示：

  总的来说，FileOutputStream 的源码比较简单，主要是在写入数据时需要进行一些缓冲区的操作和异常的处理。如果你需要写入文件，那么使用 FileOutputStream 是一个不错的选择。

7. 全文小结

  本文介绍了Java IO包中的一些基本知识和FileOutputStream类的使用方法。在具体的介绍中，我们详细讲解了如何使用FileOutputStream来写入文件，并给出了相应的示例代码。最后，我们也介绍了一些FileOutputStream类的常用方法。通过本文的学习，我们可以更加轻松地操作文件流。

总结

  Java IO包中的FileOutputStream类为开发人员提供了一种非常便捷的写入文件的方式。通过本文对FileOutputStream类的介绍，我们可以更加灵活地使用Java编程语言进行文件的操作。因此，在日常的Java开发中，我们应该熟练掌握FileOutputStream类的使用方法。

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